Par Jean-René Donguy – La recherche océanographique menée par des navires hautement spécialisés ne peut, compte tenu de l’ immensité des océans, qu’ être à la fois parcellaire et coûteuse. Aussi, pour multiplier les observations, certains scientifiques — dans la grande tradition du lieutenant Maury, au temps des clippers — ont fait appel à la bonne volonté des marins de commerce, français et étrangers, naviguant à longueur d’année sur des lignes régulières. Océanographe-physicien à l’ ORSTOM (1), Jean-René Donguy a été dans les années 1960 l’un des initiateurs de la collaboration entre les professionnels de la marine marchande et les scientifiques, une coopération fructueuse qui continue à se développer.


Jusqu’en 1970, l’océanographie ne se concevait qu’à l’aide de navires spéciaux qui effectuaient aussi souvent que possible des « croisières océanographiques ». Celles-ci aboutissaient à des descriptions très précises en surface et en profondeur mais qui n’étaient valables que pour une zone restreinte et pour une période limitée à quelques semaines. La répétition des campagnes, rendue nécessaire pour suivre les évolutions dans le temps, était très onéreuse. Et cela s’est aggravé à partir de 1970, suite à la forte augmentation du prix du combustible. Comme il devenait important de prévoir les fluctuations saisonnières intervenant sur la consommation d’énergie et donc sur les approvisionnements en pétrole, les problèmes d’ordre énergétique ont, d’une certaine manière, encouragé la recherche sur les évolutions du climat.

Dans l’océan Pacifique, en 1972 et 1976, s’est manifesté très puissamment le phénomène baptisé el Nino, qui semblait entraîner des répercussions climatiques sur la planète entière : sécheresse en Australie, dans le Pacifique Sud-Ouest et au Brésil, inondations au Pérou, hiver rigoureux aux Etats-Unis (lire l’encadré). Les premières études consacrées au phénomène ont révélé la grande influence exercée par la répartition de la chaleur dans l’océan, qu’il devenait nécessaire de connaître en continu pour comprendre ces variations climatiques et éventuellement les prévoir. Il fallait donc trouver un moyen de relever en permanence et dans tout le Pacifique les paramètres utiles à cette recherche. On pensa aussitôt à effectuer des mesures par satellites mais ceux-ci étaient encore incapables de capter autre chose que la température de surface de la mer. En attendant que ces outils spatiaux améliorent leurs performances, un moyen simple, économique et d’une grande souplesse consistait à s’adjoindre le concours de navires marchands qui, par milliers, sillonnent les mers à longueur d’année et par tous les temps.

Lancé aux chantiers Swan Hunter de Newcastle en 1947 pour les Chargeurs réunis, le paquebot mixte Brazza (deuxième du nom) effectuera 116 voyages sur la côte occidentale d’Afrique, entre 1948 et 1964. C’est l’un des premiers navires de commerce français à bord desquels ont été menées des campagnes d’observations à caractère scientifique. (Longueur, 146 m ; largeur, 18,90 m ; jauge brute, 9 095 tx ; puissance, 8 000 ch ; vitesse, 17,5 n ; passagers, 181). © Marius Bar

Le recours systématique à des bâtiments non spécialisés pour la collecte d’observations météorologiques et océanographiques a probablement été inauguré au siècle dernier par l’officier de marine américain Matthew Fontaine Maury, qui encourageait les capitaines de navires à consigner leurs observations et à les lui communiquer, ce qui a débouché sur les célèbres Pilot Charts que tous les navigateurs connaissent (2). En 1855, Maury décrivait lui-même son expérience comme « un système de recherche philosophique si fructueux et si prometteur qu’il ne peut manquer non seulement d’attirer l’attention de la communauté des gens de mer du monde civilisé tout entier, mais aussi de s’imposer à elle. Basé sur l’observation, ce procédé utilise les expériences d’innombrables navigateurs qui, pour la première fois, ont été rassemblées et patiemment discutées. »

Aussi, pendant une centaine d’années, il y eut diverses tentatives d’utiliser les navires marchands comme collecteurs de données ; il faut ainsi signaler une collaboration remarquable et de longue durée suscitée par les Britanniques dans l’Atlantique Nord pour échantillonner le zooplancton. En France, la collaboration entre marins et chercheurs le long des lignes de navigation a débuté en 1957, à l’initiative des océanographes de l’ORSTom basés outre-mer. En effet, dans les communautés métropolitaines des villes côtières ou insulaires, il était facile et naturel de lier des relations avec les représentants des principales compagnies maritimes (3) et très agréable d’aller prendre un pot à bord des paquebots en escale et d’y rencontrer les officiers. De tels liens ont naturellement abouti à une collaboration étroite entre marins et scientifiques.

D’excellents collaborateurs

En général, les marins sont prêts à coopérer bénévolement, et on peut leur demander un grand éventail de mesures, physiques ou biologiques, en surface ou en profondeur. S’intéressant pour la plupart à la météorologie et à l’océanographie, ils sont très heureux d’apporter leur contribution à la science. D’autres y voient une occupation rompant la monotonie de quarts fastidieux. Cependant, en raison du caractère répétitif des observations, une bonne motivation est indispensable. La comparaison avec la veille météorologique mondiale est en général bien comprise, de nombreux navires transmettant par radio en temps réel leurs observations météorologiques, qui sont ensuite utilisées pour les prévisions. Mais parmi les relevés de cet ordre, la mesure de la température de la surface de la mer est la seule de nature océanographique.

Dans les années 1950, l’aviation commerciale n’avait pas atteint son plein développement et les relations entre la métropole et les territoires français d’outre-mer qui n’avaient pas encore accédé à l’indépendance, se faisaient par voie maritime. Des paquebots appareillaient de Bordeaux et de Marseille pour la côte occidentale d’Afrique, pour la côte des Somalies, de Madagascar e des îles Mascareignes ou encore pour les Antilles, Tahiti et la Nouvelle-Calédonie. Ceux qui suivaient la côte africaine faisaient escale dans les principaux ports tels que Dakar, Conakry, Abidjan, Lomé, Cotonou, Douala, Libreville et Pointe-Noire. Les principaux centres d’océanographie de PORSTOM étaient à l’époque Pointe-Noire (Congo) pour l’Atlantique tropical, Nosy-Bé (Madagascar) pour l’océan Indien et Nouméa (Nouvel-le-Calédonie) pour le Pacifique.

Entre 1950 et 1965, on en était encore à faire l’inventaire de l’environnement, et si les caractéristiques des saisons marines étaient pour la plupart inconnues, on présumait qu’elles devaient avoir une certaine influence sur la biologie et, par conséquent, sur la pêche. De 1957 à 1978, les observations pratiquées par les marins de commerce n’ont porté que sur la surface des océans, en déterminant la température et la salinité, avec parfois un échantillon biologique. Ensuite, grâce à de nouvelles technologies, elles se sont étendues sous la surface, où sans changer ni le cap ni la vitesse du navire, on peut obtenir un profil de la température en fonction de la profondeur, entre 0 et 400 ou même 700 mètres.

Le long de la côte occidentale d’Afrique

Quatre des paquebots mixtes de la compagnie des Chargeurs réunis — Général Mangin, Foch, Foucauld, Brazza —, qui desservaient régulièrement la côte d’Afrique de l’Ouest en suivant pratiquement toujours la même route, ont ainsi effectué pendant douze mois, à partir de novembre 1957, des mesures de température et des prélèvements d’eau, à l’initiative du centre de Pointe-Noire. En outre, certains cargos rapides de la même compagnie — Tessa, Tamba, Thalassa, Maroua —, qui reliaient directement Pointe-Noire à Dakar, ont aussi été sollicités.

Les mesures de température étaient effectuées par lecture au demi-degré d’un thermomètre placé à l’entrée de la conduite de refroidissement des moteurs, cette prise d’eau se situant à une profondeur de 5 mètres en moyenne. Un échantillon d’eau était prélevé au même moment sur le même circuit et conservé dans une bouteille étanche. Sa salinité était ensuite mesurée en laboratoire.

Cette première campagne de prélèvements, qui s’est prolongée sur quelques trajets jusqu’en 1960, a permis de définir le climat marin le long de la côte occidentale d’Afrique, grâce aux variations de deux paramètres : la température et la salinité de surface. On a pu ainsi différencier les zones productives, généralement froides et salées — car les eaux profondes riches remontent en surface —, des zones improductives, chaudes et dessalées, dont les eaux sont bien stratifiées et liées à de fortes précipitations. Suite à ces résultats, nombreux étaient ceux qui pensaient que l’océan n’était soumis qu’à des variations saisonnières quasiment immuables, et qu’un an de mesures suffisait à les déterminer.

Dans l’océan Indien

Une expérience similaire eut lieu entre 1966 et 1968 dans l’Ouest de l’océan Indien, où les saisons sont très nettes car marquées par les moussons, qui soufflent du Sud-Ouest de juin à octobre et du Nord-Est entre décembre et mars. Quatre paquebots mixtes des Messageries maritimes — La Bourdonnais, Jean Laborde, Ferdinand de Lesseps et Pierre Loti — reliaient Marseille à l’océan Indien par le canal de Suez. Ils desservaient Djibouti, Mombasa puis les ports malgaches jusqu’à Tamatave et enfin la Réunion et Maurice. Des cargos de la Nouvelle compagnie havraise péninsulaire et de la Compagnie auxiliaire de navigation de Madagascar reliaient aussi directement Djibouti à Madagascar ou à la Réunion.

Les données étaient recueillies à NosyBé, au Nord de Madagascar. Contrairement à Pointe-Noire où les navires s’amarraient à quai, le contact avait lieu en rade. Il fallait donc rejoindre le bord à l’aide d’une embarcation, en se pliant aux règles tatillonnes des Douanes, puis embarquer le matériel nécessaire aux observations par l’échelle de coupée. La baie étant abritée et le temps généralement calme, cette opération ne présentait pas de problème majeur.

Commencées en mars 1966, les expériences de ce type étaient prévues pour durer plusieurs années, afin de distinguer les phénomènes accidentels de ceux qui se produisent normalement tous les ans. Mais en juin de l’année suivante, le conflit entre l’Egypte et Israël a entraîné la fermeture du canal de Suez, ce qui a perturbé les recherches océanographiques, les lignes de navigation ayant dû être modifiées. Néanmoins, cette brève étude avait porté ses fruits. On s’est ainsi aperçu qu’au Nord de Mombasa, par 4° de latitude Sud, les saisons marines sont liées à la mousson, tandis que plus au Sud, elles suivent le régime austral.

Autre pionnier de la recherche océanographique, le paquebot mixte Pierre Loti, des Messageries maritimes, était un familier de l’océan Indien et des îles de Madagascar, la Réunion et Maurice. Lancé en 1952 à l’arsenal de Brest, il sera vendu à un armement grec en 1970, et rebaptisé Patria Olympia. (Longueur, 150 m ; largeur, 19,60 m ; jauge brute, 10 100 oc ; puissance, 19 500 ch ; vitesse, 17 n ; passagers, 400). © Marius Bar

Au milieu du Pacifique

Jusqu’en 1970, les îles françaises du Pacifique étaient ravitaillées à partir de Marseille par des paquebots mixtes des Messageries maritimes — Calédonien et Tahitien — transitant par le canal de Panamà. Le long d’un trajet d’environ 6 000 milles, d’abord dans l’hémisphère Nord, puis principalement dans l’hémisphère Sud, ces navires rencontraient en surface des conditions de température et de salinité très variées, et traversaient des saisons obéissant à des rythmes très différents. Une collecte de ces deux données s’est établie entre 1958 et 1964 à partir du centre ORSTOM de Nouméa. En l’occurrence, c’est la salinité de surface qui s’est avérée la plus intéressante, car elle semblait subir d’importantes variations indépendamment du phénomène des saisons.

En 1969, une autre collaboration s’est instaurée dans le Pacifique entre les chercheurs du même centre ORSTOM et les marins des minéraliers japonais qui venaient charger du nickel. Ce minerai, alors très recherché, était à l’origine d’un boom économique en Nouvelle-Calédonie, qui allait durer jusqu’en 1974. Le trafic avec le Japon était très intense, et cette ligne était importante sur le plan scientifique car, orientée pratiquement Nord-Sud, elle coupait la zone équatoriale qui est le siège d’intéressants phénomènes. Comme aux précédents navires, il était demandé une mesure de la température de la mer et un prélèvement pour la salinité. Sur les premiers minéraliers contactés — Gjokugu Maru, Hoyu Maru, Kogu Maru, noms de célèbres dragons japonais —, mesures et prélèvements se faisaient encore dans la machine.

Avant de charger le minerai dans les rades de la côte Est, à proximité des mines, les navires faisaient préalablement une brève escale à Nouméa pour remplir les formalités de douane, d’immigration et de santé. Il fallait profiter de ces quelques heures pour motiver les observateurs, recueillir les fiches de mesures, prendre les caisses d’échantillons d’eau et en remettre des vides pour le voyage suivant. Pendant cet échange, douaniers, consignataire et agent de santé acceptaient volontiers d’être mis à contribution pour descendre les caisses dans l’embarcation, le long de la coupée.

Familier de la ligne d’Australie et de Nouvelle-Calédonie, le cargo mixte Tahitien, des Messageries ma-ritimes, collectera de nombreuses mesures dans le Pacifique. Construit en 1952 à l’arsenal de Brest, il naviguera dès 1971 sous pavillon grec, rebaptisé Atalante. (Longueur, 167,30 m ; largeur, 20,60 m ; jauge brute, 13 700 tx ; puissance, 11 900 ch ; vitesse, 16,3 n ; passagers : 363). © Marius Bar

Contrairement à la plupart des précédentes campagnes de mesures, celle-ci n’a pas été limitée dans le temps. Elle s’est poursuivie en 1972-1973 quand les navires ont recueilli des données totalement inhabituelles. Ainsi, sur l’équateur, à la place des eaux fraîches et salées habituelles, les marins ont noté la présence d’eaux chaudes et dessalées, tandis que vers 10° de latitude Sud, à la place des eaux chaudes et dessalées qui auraient dû s’y trouver, ils ont observé des eaux fraîches et salées. Le lien entre ces anomalies et le phénomène el Nino qui sévissait alors dans le Pacifique Est s’est rapidement imposé. C’était une des premières fois que l’on mettait en évidence l’impact d’el Nino dans l’Ouest du grand océan.

Ce succès a incité les scientifiques à contacter de nouveaux navires fréquentant d’autres lignes. On a aussitôt pensé aux bâtiments des Messageries maritimes — qui porteront plus tard les marques de la Compagnie générale maritime (CGM) à la suite de la fusion avec la Compagnie générale transatlantique. Le Calédonien et le Tahitien avaient alors été remplacés par les cargos rapides Zambéze, Zélande et Zeebrugge.

Chaque mois, l’un de ces navires accostait à Nouméa. Les contacts avec les officiers et les marins étaient aisés et beaucoup venaient visiter le laboratoire. Mais sur ces nouvelles unités automatisées où aucun mécanicien n’assure de quart, les mesures et les prélèvements en salle de machine s’avéraient impossibles.

Dans les années 1970, la couverture du Pacifique a été assurée avec une grande régularité grâce à des minéraliers nippons reliant le Japon à la Nouvelle-Calédonie, ainsi qu’à des porte-conteneurs français reliant cette île à la Polynésie française et à Panamà. Des navires de ce dernier type, naviguant sous divers pavillons entre Nouméa et la côte Ouest des Etats-Unis, ont effectué le même travail. © coll ORSTOM
Fidèle collaborateur des scientifiques, le minéralier japonais Hachiro Maru charge en rade de Kouaoua, sur la côte Est de Nouvelle-Calédonie. © coll part

Aussi, quatre à six fois par jour, l’officier de quart ou le matelot de veille devait-il, depuis l’aileron de la passerelle — à 25 ou 30 mètres de hauteur — balancer un « seau-thermomètre » amarré à un bout, pour puiser le précieux échantillon d’eau de mer ! Puis il fallait hisser le récipient, relever la température de l’eau et prélever un échantillon. On peut s’étonner que les marins aient dû travailler d’une telle hauteur plutôt qu’à partir du pont. Cela s’explique par le fait que, les équipages étant déjà très réduits, l’homme de quart n’était pas autorisé à quitter la passerelle, car son absence aurait présenté un risque pour la navigation.

Dès 1974, une nouvelle ligne transpacifique reliant l’Australie à l’Amérique du Nord — en passant la plupart du temps par Nouméa, Suva (Fidji) et Honolulu -allait toucher Nouméa. Les navires habituels étaient de grands porte-conteneurs de nationalités diverses : l’australien AIlunga, le britannique Dilkara, le suédois Paralla et l’allemand Liloet. Parce qu’elle traversait toutes les masses d’eau du Pacifique central tropical, en général animées d’un mouvement Est-Ouest, cette ligne présentait un grand intérêt scientifique ; d’autant qu’à cette époque on avait de la peine à relier les conditions de l’Ouest et de l’Est de cet océan, mieux connues que celles du centre.

Il convient de remarquer que la collaboration entre marins et chercheurs n’a cure des barrières des langues et des cultures. Excepté les Français de la CGM ou des lignes locales comme la SOFRANA (Société française de navigation, basée à Nouméa), la plupart des marins qui observaient bénévolement étaient étrangers. Après quelques minutes d’explications, tous les commandants et officiers acceptaient ce travail supplémentaire avant de fournir régulièrement des résultats de bonne qualité.

Pendant longtemps, les scientifiques collaborant avec les marins du commerce pour la surveillance continue des océans ne suscitaient pas l’enthousiasme chez leurs pairs, souvent prompts à juger que ces travaux ne constituaient pas un programme scientifique. Aussi, ceux qui s’y consacraient étaient-ils priés de se livrer discrètement à ce qui était considéré comme une douce manie, celle-ci ne devant surtout rien coûter ni interférer avec les programmes scientifiques établis. Cet état d’esprit n’a changé qu’à partir de 1978, lorsque d’importants résultats ont commencé à être publiés.

L’embarquement insolite du scientifique de service et du matériel nécessaire aux mesures du prochain voyage, sur une rade néo-calédonienne. © coll part

A partir de la Nouvelle-Calédonie

Des chercheurs américains de la Scripps Institution of Oceanography ont alors pris contact avec leurs collègues de Nouméa pour étendre les observations sous la surface de la mer. Le champ expérimental allait s’en trouver bouleversé, en ajoutant la troisième dimension — jus-qu’à 400 mètres de profondeur — aux types de mesures jusque-là effectuées. Mais de gratuite, l’opération devenait relativement onéreuse puisqu’elle mettait en œuvre des sondes « perdues » à 50 dollars pièce. Elle était néanmoins infiniment moins coûteuse qu’un travail équivalent effectué par des bâtiments océanographiques, le navire marchand restant quant à lui une plate-forme gratuite.

Une équipe d’océanographes, physiciens et biologistes s’est donc constituée autour du programme SURTROPAC (Surveillance transocéanique du Pacifique). Outre la classique mesure de température de surface et le prélèvement pour la salinité, les navires obtenaient un profil de température jusqu’à des profondeurs de 400 mètres, puis de 800 mètres après 1985.

Pour obtenir un profil de température (ou profil thermique), on utilise un bathythermographe à tête perdue, un appareil conçu dans les années soixante par la marine de guerre américaine pour la lutte anti-sous-marine. Appelé XBT dans les pays anglo-saxons, il est souvent connu des navigants sous le nom de son principal fabricant, « Sippican ». C’est une sonde équipée d’une « thermistance » (résistance électrique variant avec la température). Largué par-dessus bord, cet engin coule librement en entraînant un fil très fin qui se déroule sans contrainte et transmet à bord les températures des couches d’eau traversées.

La vitesse de descente de la sonde étant connue, le temps qui s’écoule depuis le contact avec la surface détermine la profondeur. Après la mesure, le câble se rompt ; la sonde est perdue mais on a obtenu un enregistrement de la température entre la surface et une certaine profondeur. Le lancer de la sonde se fait à partir de l’aileron de la passerelle, sous le vent du navire, de telle sorte que le fil s’en écarte. En effet, s’il venait ‘à frotter sur la coque, il se court-circuiterait ou se casserait. Généralement, on procède à quatre ou six lancers par vingt-quatre heures. Graphique jusqu’en 1979, l’enregistrement des informations se fait désormais par ordinateur, le profil de température apparaissant sur écran avant d’être mémorisé.

Les porte-conteneurs rouliers français de la CGM — Rodin, Rostand, Rousseau — naviguant entre Nouméa, Tahiti et Panamà, furent, en 1979, les premiers navires équipés pour cette série de mesures. Puis ce fut au tour des navires sillonnant le Pacifique central — Dilkara, Allunga, Paralla, Lilouet. En revanche, on ne put sélectionner qu’un seul bâtiment croisant entre Nouméa et le Japon : le Hachiyo Maru. Mais comme ce dernier était particulièrement fiable et que sa rotation aller et retour durait exactement un mois, il suffisait amplement. Les contacts avec les porte-conteneurs avaient lieu à quai à Nouméa. Comme le matériel à échanger (sondes et bouteilles) était lourd et encombrant, la meilleure méthode était d’embarquer une camionnette par la porte arrière pour rejoindre le pont principal, en se faufilant entre les engins de manutention des conteneurs.

Le bathythermographe à tête perdue : lancée à l’aide d’un pistolet, la sonde transmet, par l’intermédiaire d’un câble tendu à se rompre, les me-sures à un ordinateur de passerelle. © coll ORSTOM
En haut, la mise à l’eau du « thermomètre-seau », et le lancement de la sonde d’un bathythermographe à tête perdue. En bas à gauche, l’auteur en conversation avec le commandant japonais du minéralier Hachiyo Maru. A droite, ordinateur enregistreur à bord du Pacific Islander, en 1980. © coll part

Bientôt, par souci d’économie, les minéraliers ne relâchèrent plus à Nouméa, mais se rendirent directement dans les rades de chargement, où avait lieu le contact. Le Hachiyo Maru chargeait à Kouaoua, à environ 200 kilomètres de Nouméa, et il fallait profiter de ses trois jours d’escale pour s’y rendre. Après environ trois heures de route, incluant la traversée de la chaîne montagneuse centrale, on arrivait sur le carreau de la mine où était entreposé en tas le minerai prêt à être embarqué. Le minerai de nickel est une terre pulvérulente de couleur rouge, qui se transforme en poussière avec le vent et en boue lorsqu’il pleut Il est chargé dans des camions qui le déversent du haut d’un embarcadère dans des barges qui sont remorquées, amarrées à couple du minéralier et vidées par les propres moyens de ce dernier.

Pour aller à bord, il fallait s’insérer dans ce trafic en évitant de gêner. Emmené par un remorqueur jusqu’à une barge amarrée au minéralier, le matériel était transféré rapidement dans une benne à l’extérieur de laquelle s’accrochaient les accompagnateurs, qui n’avaient qu’à s’en remettre aux bons soins du grutier pour que le tout arrive sur le pont du navire sans dommage. Cette méthode sportive permettait de s’affranchir des problèmes liés à la houle, qui empêchait souvent d’accoster la coupée. Après la visite, il fallait se plier à l’opération inverse pour apponter dans une barge vide. Des relations confiantes et cordiales se sont ainsi établies non seulement avec le commandant et l’équipage japonais, mais aussi avec les lamaneurs et les dockers mélanésiens. Le programme SURTROPAC marchait bien lorsqu’en 1982-1983 el Nino a atteint une intensité jamais enregistrée. De nombreux réseaux d’observation étaient alors en gestation, mais SURTROPAC était un des rares opérationnels. Grâce à ses résultats, la connaissance du phénomène a beau-coup progressé et sa modélisation mathématique a pu être envisagée. Les biologistes de SURTROPAC ne restaient pas non plus inactifs. La régularité des navires marchands familiers des mêmes lignes était aussi un atout pour recueillir des informations sur les variations de la productivité de l’océan, grâce à des prélèvements de la chlorophylle présente dans le phytoplancton. Ces algues microscopiques vivant en suspension dans la mer se multiplient en présence de lumière et de sels nutritifs, et sont consommées par le zooplancton, composé surtout de très petits crustacés (copépodes) et d’organismes gélatineux. Comme le zooplancton est ensuite mangé par les poissons, la concentration en chlorophylle peut donner une idée de la richesse de l’océan et des zones favorables à la pêche.

El Nino

Le nom d’el Nino désigne depuis long-temps ce faible courant saisonnier qui apparaît en fin d’année le long des côtes Pacifiques de l’Amérique du Sud. Il tire son nom de la fête de Noël, el Nino désignant l’Enfant Jésus ; les navigateurs français appellent d’ailleurs ce phénomène le courant de l’Enfant Jésus. Ce courant transporte vers le Sud des eaux chaudes, dessalées et pauvres en sels nutritifs, venant de l’hémisphère Nord, et remplace temporairement le courant du Pérou qui transporte vers le Nord des eaux froides, salées et riches. Il arrive cependant que, certaines années, ce courant persiste plus longtemps, soit plus intense et plus étendu géographiquement. Aussi provoque-t-il un sévère appauvrissement dans la vie marine : les bancs d’anchois qui font l’objet d’une pêche intensive disparaissent ou émigrent et, ne pouvant plus se nourrir, les oiseaux, source de guano exploité industriellement, meurent en grande quantité.

En se décomposant, toute cette matière vivante entraîne la formation d’hydrogène sulfuré qui peut attaquer la peinture des navires, d’où le nom parfois employé de Callao Painter pour désigner le contre-courant. Il s’agit donc d’une véritable catastrophe écologique affectant la vie marine et la pêche. Sur terre, on observe des pluies torrentielles dans les régions côtières au Nord du Pérou, ordinairement quasi désertiques ; ces pluies peuvent provoquer des inondations et des éboulements de caractère catastrophique. Le seul événement positif qui peut expliquer le nom d’el Nino impliquant l’idée d’un don du ciel, est la possibilité d’avoir des récoltes abondantes parce que suffisamment arrosées.

Le premier el Nino dont il soit fait mention remonte à 1726 et le phénomène a, depuis cette époque, été signalé une ou deux fois par décennie. Jusqu’en 1970, il était considéré comme un phénomène préoccupant mais d’importance locale. On sait maintenant que ce qui s’observe près des côtes d’Amérique du Sud n’est qu’une petite manifestation d’un phénomène qui frappe l’océan Pacifique et sans doute la planète entière. Parmi les événements les plus marquants, on peut citer ceux de 1957-1958, 1972-1973, 1982-1983 et 1997-1998. On réserve maintenant le nom d’el Nino à ces phénomènes exceptionnels plutôt qu’au léger réchauffement annuel lié au courant de l’Enfant Jésus. Pour avoir une idée du mécanisme d’el Nino, il faut prendre en considération le système des vents de surface (les alizés) qui soufflent dans la zone équatoriale, de l’Amérique vers l’Asie, et en sens inverse en altitude. En temps normal, les alizés repoussent vers l’Ouest les eaux qui ont chauffé le long de l’immense zone équatoriale (140° de longitude). Ces eaux s’accumulent contre le continent asiatique : on peut y observer 200 mètres d’épaisseur d’eau de température supérieure à 28°. Cette eau chaude, donc légère, provoque alors une sur élévation de plusieurs dizaines de centimètres, surélévation maintenue par la force des alizés. L’énergie contenue dans ces eaux chaudes se transmet à l’atmosphère par convection nuageuse et par formation de cyclones. Pour des raisons complexes, les alizés peuvent s’affaiblir et même tomber complètement. L’eau chaude ne peut plus se maintenir dans l’Ouest du Pacifique et, par des mécanismes compliqués impliquant des ondes hydrodynamiques, commence une migration vers l’Est jusqu’à la côte sud-américaine. C’est le phénomène el Nino. La zone de convection du Pacifique Ouest se déplace vers l’Est le long de l’équateur en suivant les eaux chaudes. Dans le Pacifique occidental, l’influence d’el Nino est perçue par l’observation de la salinité de surface qui peut être considérée comme le miroir des conditions climatiques. Normalement, sur l’équateur, les alizés soufflent de l’Est et il y apparaît une langue de salinité élevée due à l’influence combinée du courant portant à l’Ouest amenant des eaux provenant du Pacifique central où la salinité est élevée, d’une forte évaporation et d’une remontée d’eau profonde. Vers 10° de latitude Sud, au contraire, on observe une zone de salinité superficielle faible, qui est due à l’arrivée d’eau dessalée venant du Pacifique Ouest et à de fortes précipitations liées à la zone de convergence des vents. Cette situation est pratiquement inversée lorsque se manifeste el Nino. A la place du maximum équatorial de salinité, il apparaît un minimum très net, dû à des précipitations exceptionnelles liées à la position anormale de la zone de convention. A 10° de latitude Sud, au contraire, on observe de l’eau salée due à l’arrivée d’eau du Pacifique central soumise à une forte évaporation. Le Pacifique équatorial est alternativement chaud et froid mais à des fréquences irrégulières, entre deux et sept ans. On a tenté de définir un phénomène el Nino type à partir de l’observation de plusieurs événements, mais en les étudiant plus précisément, on s’est aperçu que chacun présentait ses caractéristiques propres : ils sont plus ou moins longs, plus ou moins actifs et n’apparaissent pas forcément à la même période de l’année.

© coll ORSTOM

Les conséquences climatiques d’el Nino à travers le monde sont à présent bien cataloguées : inondations sur les côtes Pacifiques de l’Amérique du Sud, sécheresse en Australie, dans le Sud-Est asiatique, à l’Est du continent africain, au Brésil et en Amérique centrale ; tempêtes et inondations en Californie. Le phénomène el Nino 1997-1998 a sans doute été le plus violent du siècle et, parmi ses effets les plus spectaculaires, on a observé que, dans la région indonésienne, plus de 3,5 millions d’hectares de forêt sont partis en fumée. Les incendies ou les inondations ont provoqué la mort de 21 700 personnes et 541 000 ont été atteintes de maladies liées au phénomène. Aujourd’hui, el Nino est théoriquement prévisible grâce à de puissants modèles couplés océan-atmosphère. Malheureusement, dans cette circonstance, ceux-ci se sont avérés limités ; s’ils ont permis aux scientifiques de prévoir l’événement, ceux-ci n’ont pu en fixer ni la puissance et ni la durée.

Jean-René Donguy

 

A partir du prélèvement fait en surface grâce au thermomètre-seau, on peut obtenir par filtration la quantité de chlorophylle présente dans un volume d’eau connu. Il était donc demandé à l’officier de quart d’effectuer une filtration avec une seringue contenant 10 centimètres cubes d’eau et de déposer le filtre au réfrigérateur et à l’obscurité. L’analyse avait lieu au laborat6ire, où l’on peut mesurer la fluorescence de la chlorophylle. Grâce à cette opération, qui a duré près de dix ans, il a été possible de saisir le schéma général de la productivité le long des lignes de navigation, ses variations saisonnières ainsi que celles qui sont liées au phénomène el Nino.

Une autre façon d’approcher la productivité de l’océan est d’échantillonner directement la production secondaire représentée par le zooplancton. Pour les loisirs des marins, les porte-conteneurs rouliers de la CGM sont équipés d’une piscine d’environ 25 mètres cubes d’eau de mer, renouvelée une fois par jour à l’aide d’une pompe très lente. Il suffisait, avec un filet à plancton, de filtrer l’eau à l’arrivée dans la piscine, pour recueillir les animaux vivant dans la zone traversée, tout au moins les copépodes dotés d’une solide carapace et qui avaient résisté au passage par la pompe. Le zooplancton recueilli était alors fixé par du formol dans un flacon.

Les copépodes, qui mesurent 0,5 à 1 millimètre de longueur, sont capables d’effectuer des migrations verticales de plusieurs centaines de mètres entre le jour et la nuit. Pour comparer entre elles les récoltes, il était nécessaire de les effectuer à la même heure locale, et de préférence en début de nuit afin de profiter de la remontée maximale. Aussi les officiers acceptèrent-ils de changer l’eau de la piscine à 21 heures et bien sûr de se livrer à la récolte. L’intérêt de cette opération était d’abord d’inventorier les espèces de copépodes vivant le long de la ligne, de chiffrer leur abondance, de les délimiter géographiquement et de déterminer leurs variations saisonnières. Il a été intéressant d’observer leurs réactions au phénomène el Nino de 1982-1983 : certaines espèces ont momentanément disparu, tandis que d’autres semblent, au contraire, avoir profité de la circonstance.

Suite à son grand succès, le programme SURTROPAC a été étendu aux océans Atlantique et Indien. A partir du Havre, il était possible de contacter plusieurs lignes transéquatoriales de l’Atlantique, touchant les Antilles, la Guyane, le Brésil et la côte d’Afrique. Depuis 1977, en collaboration avec la Météorologie nationale, il est donc demandé un prélèvement pour la salinité à de nombreux navires de la CGM, des Chargeurs réunis ou de la Compagnie maritime Delmas-Vieljeux. Dans l’océan Indien c’est sur la ligne Djibouti-la Réunion que les efforts ont porté. A partir de 1982, les mêmes navires ont été sollicités pour obtenir des profils thermiques.

Désormais, les scientifiques connaissent mieux el Nino, au point de pouvoir anticiper sa manifestation de manière presque fiable. Mais d’autres problèmes climatiques sont apparus, principalement ceux liés à l’effet de serre ; et là encore la collaboration entre marins et chercheurs est indispensable. Elle se poursuit d’ailleurs toujours, et s’internationalise puisque les Allemands, les Australiens et les Américains ont à leur tour engagé le même type d’opérations. En outre, ces dernières ne se cantonnent plus à la zone tropicale, mais se sont étendues aux régions tempérées et polaires.

C’est ainsi que le programme SURVOSTRAL (Surveillance de l’océan Austral) a débuté en 1992. Il est financé par la France, l’Australie et les Etats-Unis, et utilise principalement le ravitailleur français Astrolabe, familier de la Terre-Adélie (CM 98). Entre Hobart (Tasmanie) et la base Dumont d’Urville, un profil thermique par XBT est obtenu toutes les heures ou deux heures, à proximité du front subantarctique, vers 52° de latitude Sud. L’embarquement d’un observateur scientifique, étudiant ou chercheur, est alors nécessaire pendant trois rotations : celles de novembre, de début janvier et de février—mars. En dehors des problèmes dus au froid, très supportables, les mesures peuvent parfois être interrompues pour des raisons de sécurité par le mauvais temps ; dès que le « pack » est atteint, elles ne deviennent possibles que dans les trous d’eau.

Le « changement global » et les navires marchand

Parce qu’il est apparu que les climats pouvaient être altérés par une concentration excessive de gaz carbonique dans l’atmosphère, on se préoccupe depuis 1985 des tendances à long terme. Cette concentration, due aux activités humaines, a tendance à augmenter et peut provoquer un réchauffement global par effet de serre ainsi qu’un changement dans la distribution des précipitations.

L’océan réagit au réchauffement global en modifiant sa température, principalement en surface, et au changement dans la distribution des précipitations, en modifiant sa salinité. Il est aussi susceptible de freiner l’augmentation de la . concentration de gaz carbonique dans l’atmosphère, de manière physique par dissolution ou de manière biologique par photosynthèse, grâce à la chlorophylle, conduisant au dépôt sur le fond de la biomasse morte. On dit qu’il se comporte comme un « puits à carbone ».

Types des navires et pavillons. Transport fusée Ariane : Toucan (français, F). Porte-conteneurs : Cap Verde (allemand), S.A. Waterberg, S.A. Sederberg, S.A. Winterberg, SA.Heldeberg (sud-africains), Renée Delmas (F). Rouliers : Ariana, Romain Delmas, Saint-Roch (F). Pétroliers : Autan, Borée, Chaumont (F). Tous ces navires effectuent des mesures de salinité par prélèvements d’échantillons ; Ariana, Autan, Renée Delmas, S.A. Sederberg, S.A. Winterberg, Toucan et Cap Verde sont équipés de bathythermographes (mesure de température jusqu’à 800 m) ; les deux derniers et S.A.Waterberg sont dotés de thermosalinographes (mesures de salinité de surface en continu).

Mais les modifications de la température et de la salinité de surface, subies par l’océan à cause de l’effet de serre, sont encore discrètes et difficiles à mettre en évidence. La bonne vieille méthode du thermomètre-seau a dû être modifiée, car elle présentait trop de risques d’erreur. En effet, l’évaporation, au cours du puisage entre la surface de la mer et le niveau de la passerelle, suffit à modifier la température et la salinité. De plus l’étalonnage du thermomètre, quand il est connu, est souvent négligé. Sans parler des échantillons d’eau de mer qui peuvent rester à bord plusieurs mois avant d’être analysés, au risque de s’évaporer. Enfin, pour pittoresque qu’elle soit, la technique du prélèvement effectué depuis une passerelle haute d’une trentaine de mètres et avançant à près de 20 nœuds, est vraiment peu compatible avec l’emploi du temps d’un équipage réduit. Et ces mesures intermittentes, tous les soixante milles environ, peuvent laisser de côté des phénomènes intéressants.

Pour obtenir des observations en continu, il faut les automatiser. On installe donc à bord des navires marchands un thermosalinographe qui enregistre simultanément la salinité et la température de surface. La position des mesures est obtenue par un système de navigation GPS (4), et les données saisies sur ordinateur peuvent être transmises par satellite par le système Argos ou GOES (5).

L’Atlantique Nord semble être la région la plus sensible à un éventuel changement de température et de salinité. Le climat de l’Europe du Nord est tempéré par l’influence du Gulf Stream. Lorsque cette eau en provenance du Sud arrive dans l’Atlantique Nord, elle est chaude et salée en surface. En se refroidissant au contact de l’air froid, sa densité augmente et elle descend en profondeur pour retourner vers le Sud, remplacée en permanence par de l’eau de surface chaude. Pour bien comprendre le fonctionnement de cette machine thermique, des navires marchands, tels le Godafoss ou le Nuuk Arctica, qui bourlinguent toute l’année entre la Scandinavie, l’Islande, le Groenland et Terre-Neuve, sont équipés de thermosalinographes.

Si l’océan peut être considéré comme un « puits de gaz carbonique », il importe d’en vérifier l’hypothèse et de déterminer les zones où ce puits est le plus efficace, celles où il ne fonctionne pas et celles où, au contraire, le gaz carbonique est rejeté de l’océan vers l’atmosphère. Dans ce but, on a installé à bord d’un navire de commerce familier de la ligne Le Havre-Panamà-Nouméa, un équipement qui permet de réaliser en continu des me-sures de pression partielle du gaz carbonique dissous dans l’eau océanique superficielle. C’est de la différence entre cette pression partielle et celle du gaz carbonique présent dans l’atmosphère que dépend l’échange océan-atmosphère. On sait que selon le bilan global, l’océan absorbe chaque année environ deux gigatonnes de gaz carbonique, mais cette absorption ne se fait pas uniformément. Certaines zones, à certaines saisons, absorbent du gaz carbonique en grande quantité, tandis que d’autres en rejettent dans l’atmosphère.

Pour obtenir des mesures entre l’Europe et la Nouvelle-Calédonie, un véritable laboratoire a été installé à bord du Rabelais, puis du Ronsard, porte-conteneurs de la CGM qui font le tour du monde. La ligne coupe le Pacifique équatorial dans sa partie Est, où une forte remontée d’eau profonde provoque un dégazage intense. Cela permet donc d’étudier la variabilité des échanges de gaz carbonique entre l’océan et l’atmosphère dans l’une des zones les plus actives de la planète bleue.

Denis Diverrès démonte la cellule du thermosalinographe installé à demeure dans la machine du porte-conteneurs SA.Waterberg, avec l’aide de Stéphane Jacquin, adjoint technique à la recherche. © Eric Houri

Les navires marchands équipés de cet-te instrumentation peuvent se compter sur les doigts de la main. L’appareil est coûteux et complexe, le bâtiment doit suivre une route intéressante et il faut un scientifique à bord en permanence pour faire fonctionner cette structure de laboratoire. Cependant, l’opération est infini-ment moins coûteuse que si elle était effectuée avec des navires de recherche, et il est donc permis d’envisager d’équiper ainsi un réseau de navires marchands.

La situation en 1999

En 1999, le réseau d’observation par navires marchands est devenu un élément essentiel de l’océanographie opérationnelle mondiale (6). Il complète et valide les observations par satellites, par bouées fixes ou dérivantes et par marégraphes. Actuellement, dans le réseau français, deux types de mesures sont réalisés : la salinité de surface par thermosalinographe et le profil de température de 0 à 800 mètres environ par bathythermographes à tête perdue. Les données recueillies sont transmises toutes les heures par satellite GOES aux laboratoires de recherche. Désormais, les prélèvements d’échantillons d’eau de mer ne constituent plus qu’une infime partie des observations recueillies.

Il n’y a plus aujourd’hui de navires français qui mesurent le flux de gaz carbonique à travers la surface de l’océan, comme le faisaient le Ronsard et le Rabelais, mais il est envisagé de restaurer ce type d’observations dans les années à venir. Pour alimenter les laboratoires de recherche opérationnelle, un site internet a été créé à l’initiative du Ship of Opportunity program institution panel (SOOPIP). Il peut être consulté à partir de la page d’accueil du site internet du Centre de l’Institut de recherche pour le développement de Bretagne, à Brest (7).

Beaucoup de scientifiques rêvent maintenant de se passer de toutes observations à la mer, et de n’utiliser que des modèles numériques alimentés par des données satellitaires. Cette conception de l’océanographie sera peut-être un jour la réalité. Mais pour l’heure, rien ne peut remplacer les informations recueillies à la mer, qui constituent une vérité de terrain incontournable, et les navires observateurs sont toujours nécessaires.

 

Remerciements : aux nombreux officiers et équipages de toutes nationalités qui se sont dévoués bénévolement à la tâche ingrate de la récolte des données

(1) L’Office de recherche scientifique et technique outre-mer (ORSTOM) est devenu l’Institut français pour le développement en coopération (IFDC), puis l’actuel Institut de recherche pour le développement (IRD).
(2) Voir C. et J. Briot, Clippers français, p. 96 et 194.
(3) Chargeurs réunis et Delmas-Vieljeux pour la côte d’Afrique, Messageries maritimes et Havraise péninsulaire pour l’océan Indien, Messageries maritimes à nouveau pour le Pacifique .
(4) Global positioning system, système de positionnement par satellites.
(5) Le système Argos utilise des satellites défilants tandis que GOES utilise des satellites géostationnaires.
(6) L’océanographie opérationnelle, grâce à de puissants modèles couplés océan-atmosphère, peut effectuer des prévisions en temps réel, à condition que ces modèles soient alimentés par un flux de données transmis par les navires observateurs.
(7) http/www.ifremer.fr/ird/